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51单片机入门经验分享4-定时器的使用

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楼主
ID:74187 发表于 2018-10-13 08:48 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 dabing89 于 2018-10-14 18:56 编辑

                                                    定时器的使用 ---20181013


好，继续更新这个帖子，前边我们点亮了流水灯，然而定时是用DELAY实现的，实际上在实际的项目中，DELAY基本上不会用，如果一个程序中，主循环有大量的DELAY出现，那么就不合理了，所以必须要用定时器 ，保证程序的实时性，这一贴，我们写一个程序，用定时器0来实现LED间隔500MS闪烁的效果   ，代码如下：   
  1. /*******************************************************************
  2. * 文件名  LED0 500MS闪烁
  3. * 描述:        点亮LED---用定时器的办法
  4. * 2018-09-19 调试通过
  5. * 功能  入门模板
  6. * 作者: 大核桃
  7. * 版本号:V1.00(2018.09.19)
  8. ********************************************************************/
  9. #include "config.h"
  10. #include "intrins.h"


  13. /*******************************************************************
  14. * 文件名 变量重新定义区域
  15. * 描述:        
  16. * 功 能
  17. * 作者:大核桃
  18. * 版本号:V1.00(2018.09.17)
  19. ********************************************************************/

  21. typedef unsigned char uint8;//无符号字符型
  22. typedef unsigned int  uint16;//无符号整型
  23. typedef unsigned long uint32;//无符号长整型


  26. /*******************************************************************
  27. * 文件名:位重新定义区域 函数前置声明
  28. * 描述:        
  29. * 功 能
  30. * 作者:大核桃
  31. * 版本号:V1.00(2018.09.17)
  32. ********************************************************************/
  33. void Delay500ms();                //@11.0592MHz
  34. void MCU_Port_Init(void);
  35. void Bsp_Tim0_Init(void);

  37. sbit LED0 = P1^0;
  38. sbit LED1 = P1^1;
  39. sbit LED2 = P1^2;
  40. sbit LED3 = P1^3;
  41. sbit LED4 = P1^4;
  42. sbit LED5 = P3^2;
  43. sbit LED6 = P0^0;
  44. sbit LED7 = P0^1;

  46. bit flag500ms = 0;//500ms定时标志位


  49. /*******************************************************************
  50. * 文件名 main函数入口
  51. * 描述:        
  52. * 功 能
  53. * 作者:大核桃
  54. * 版本号:V1.00(2018.09.17)
  55. ********************************************************************/
  56. void main(void)
  57. {
  58.         MCU_Port_Init();//端口模式初始化函数
  59.         Bsp_Tim0_Init();//定时器0初始化函数


  62.         while(1)
  63.         {           
  64.                 if(flag500ms)
  65.                 {
  66.                         P2 = 0XFE;//1111_1110;
  67.                 }
  68.                 else
  69.                 {
  70.                    P2 = 0XFF;//1111_1111;        
  71.                 }

  73.         }
  74. }

  76. /*******************************************************************
  77. * 文件名:void MCU_Port_Init(void)
  78. * 描述:        MCU端口上电初始化函数
  79. * 功 能
  80. * 作者:大核桃
  81. * 版本号:V1.00(2018.09.17)
  82. ********************************************************************/
  83. void MCU_Port_Init(void)
  84. {
  85.         //第0 和1位配置推完输出模式，大电流
  86.         P0M1 = 0XFC; //        1111_1100
  87.         P0M0 = 0X03; // 0000_0011

  89.         //第01234位配置推完输出模式，大电流,567配置高阻输入，用于ADC
  90.         P1M1 = 0XE0; //1110_0000        
  91.         P1M0 = 0X1F; //0001_1111

  93.         //P2配置位准双向口
  94.         P2M1 = 0X00; //0000_0000        
  95.         P2M0 = 0X00; //0000_0000

  97.         P2 = 0XFF;//P2口初始化为1

  99.         //P5配置位准双向口
  100.         P5M1 = 0X00; //0000_0000        
  101.         P5M0 = 0X00; //0000_0000

  103.         P5 = 0XFF;//P5口初始化为1

  105.         //P3 23467推完输出
  106.         P3M1 = 0X00; //0000_0000        
  107.         P3M0 = 0XFC; //1101_1100

  109.         P3 = 0X23;  //0010_0011


  112.         //上电IO默认是0
  113.         LED0 = 1;//输出1
  114.         LED1 = 0;
  115.         LED2 = 0;
  116.         LED3 = 0;
  117.         LED4 = 0;
  118.         LED5 = 0;
  119.         LED6 = 0;
  120.         LED7 = 0;//
  121.                
  122. }

  124. /*******************************************************************
  125. * 文件名:void Bsp_Tim0_Init(void)
  126. * 描述:        定时器0初始化函数
  127. * 功 能
  128. * 作者:大核桃
  129. * 版本号:V1.00(2018.09.19)
  130. ********************************************************************/
  131. void Bsp_Tim0_Init(void)                //1000微秒@11.0592MHz
  132. {
  133.         AUXR |= 0x80;                //定时器时钟1T模式
  134.         TMOD &= 0xF0;                //设置定时器模式
  135.         TMOD |= 0X01;      
  136.         TH0 = 0xD4;                    //设置定时初值
  137.         TL0 = 0xCD;                    //设置定时初值
  138.         TR0 = 1;                    //定时器0开始计时
  139.         ET0 = 1;            //使能定时器0的中断
  140.         EA = 1;             //打开总中断
  141. }

  143. /*******************************************************************
  144. * 文件名:TIM0_IRQ_Handler
  145. * 描  述:中断服务函数        
  146. * 功  能 中断服务标号 INT0 ET0 INT1 ET1 UART1 ADC LVD TIME2
  147. * 优先级：                      0            1    2         3          4           5   6    12
  148. * 版本号:V1.00(2018.09.19)
  149. ********************************************************************/
  150. void TIM0_IRQ_Handler(void) interrupt 1
  151. {
  152.     static uint16 tmr500ms = 0;

  154.         TH0 = 0xD4;                    //设置定时初值
  155.         TL0 = 0xCD;                    //设置定时初值

  157.         tmr500ms++;
  158.         if(tmr500ms >= 500)
  159.         {
  160.                 tmr500ms = 0;

  162.                 flag500ms = !flag500ms;        //500MS闪烁
  163.         }
  164.         
  165.                
  166. }
复制代码


因为在实际使用中，定时器和中断都是在一起配合使用，所以这儿我们就不分开，但是要说的是，定时器是硬件，是单片机内部存在的一个模块，而中断仅仅是一种处理问题的机制，上面这个d代码看着不多，但是消息量很大，我们一点一点解剖，理解了定时器的的原理，等你上手STM32的时候，定时器原理可以直接不看，直接拿来用就好了。
    先从STC89C52RC的开始说起，我们知道,STC89C52RC是标准51内核，在标准51的体系下，12个时钟周期是一个机器周期，啥意思呢？比如你的外部晶振是11.0592MHZ,那么11059200的倒数，也就是周期了，这个倒数叫做时钟周期，也叫震荡周期，算一下时间，1/11059200 = 0.0904US,这就是STC89C52的时钟周期，那么51单片机就规定，12个这样的时钟周期为一个机器周期，所以在乘以12，那么一个机器周期的数值是1.085US，注意这是在11.0592MHZ下，如果是在12MHZ下，那么一个机器周期就是1US，这就是定时器的时间基准。我们再来看下，如果我们用STC89C52来做一个500MS的定时器该怎么做呢？配置如下即可实现：
  1. /*******************************************************************
  2. * 文件名:void Bsp_Tim0_Init(void)
  3. * 描述:        定时器0初始化函数
  4. * 功 能
  5. * 作者:大核桃
  6. * 版本号:V1.00(2018.09.19)
  7. ********************************************************************/
  8. void Bsp_Tim0_Init(void)                //1000微秒@11.0592MHz
  9. {
  10.         TMOD &= 0xF0;                //设置定时器模式
  11.         TMOD |= 0X01;      
  12.         TH0 = 0xFC;                    //设置定时初值
  13.         TL0 = 0x66;                    //设置定时初值
  14.         TR0 = 1;                    //定时器0开始计时
  15.         ET0 = 1;            //使能定时器0的中断
  16.         EA = 1;             //打开总中断

  18. }

  20. /*******************************************************************
  21. * 文件名:TIM0_IRQ_Handler
  22. * 描  述:中断服务函数        
  23. * 功  能 中断服务标号 INT0 ET0 INT1 ET1 UART1 ADC LVD TIME2
  24. * 优先级：                      0            1    2         3          4           5   6    12
  25. * 版本号:V1.00(2018.09.19)
  26. ********************************************************************/
  27. void TIM0_IRQ_Handler(void) interrupt 1
  28. {
  29.     static uint16 tmr500ms = 0;

  31.         TH0 = 0xFC;                    //设置定时初值
  32.         TL0 = 0x66;                    //设置定时初值

  34.         tmr500ms++;
  35.         if(tmr500ms >= 500)
  36.         {
  37.                 tmr500ms = 0;

  39.                 flag500ms = !flag500ms;        //500MS闪烁
  40.         }
  41.         
  42.                
  43. }
复制代码



还是来解释下，首先定时器的配置步骤是这样的：
1.先设置TMOD这个寄存器，选择定时器0的模式寄存器，配置定时器0为16位不可重装载模式

2.设置定时器的定时初值，高八位和低八位
3.打开定时器的运行标志位，因为TCON是一个可位寻址的寄存器，所以直接TR0 = 1;就好。
4.使能定时器0的中断ET0
5.打开总中断EA
OK，这样就配置好了寄存器，定时器也可以工作了，然而我们了解定时器是怎么运行的了吗？没有！！！很多人不知道为啥是这个数值，而且定时器的的初值还有好几种写法，如果有人用了不一样的而写法，你一定要知道是等价的写法。


  关于初值的计算
   我们知道定时器0是一个16位的定时器，最大计数65536(0-65535)分为高八位和低八位，TH0存储的是高八位的数据，TL0存储的是低八位的数据，0XFC是一个16进制数值，换算10进制是252，0X66是102，我们知道低八位最大计数到255，TH0就变成1，然后进位，清零，又开始从0计数，那么我们可以算算这个初值是多少？252*256 +１０２　＝　64614，而64614的１６进制表示形式就是0XFC66,这样我们就搞清楚定时器的计时原理了，如下所示，初值代码可以改写成这样：
  1. TH0 = (65535 - 921) / 256;                    //设置定时初值
  2.         TL0 = (65535 - 921) % 256;                    //设置定时初值
复制代码
也就是说，我们让单片机从64614开始计数，到65535溢出，总共计数921个，而我们又知道1个机器周期是1.085US，那么921个机器周期是多少呢？921*1.085 = 1000US,正好是1MS的定时，我们在程序中让其溢出500次，那么不就是500MS了吗？就是这样来的，原理一定要搞清楚。不管什么STM32，64，128都是这样的原理{:lol:}。关于中断使用的时候，打开使能就好了，EA是总中断使能位，如果这个不打开，ET0单独打开是没用的，这才是一把手。
   关于STC15W系列的定时器
好了，既然我们搞清楚了，STC89C52的定时器的原理了，我们来看下,STC15W的定时器配置，因为我们都是定时1MS，那么，为啥初值不一样呢？我们来算下STC15W的这个初值对应的10进制数值是多少？是54477，好陌生的数字，怎么来的呢？65536-54477 = 11059,也就是说在STC15W的内核下，我们只要计数11059个，就可以达到1MS的定时，我们知道，STC15W是单周期的时钟，也就是说我们不12分频，我们直接就是一个时钟周期就是一个机器周期，（1/11059200）*11059 = 1ms,明白了吧？所以，本节的程序代码，也可以这样写,是一样的作用的。
  1. /*******************************************************************
  2. * 文件名:void Bsp_Tim0_Init(void)
  3. * 描述:        定时器0初始化函数
  4. * 功 能
  5. * 作者:大核桃
  6. * 版本号:V1.00(2018.09.19)
  7. ********************************************************************/
  8. void Bsp_Tim0_Init(void)                //1000微秒@11.0592MHz
  9. {
  10.         AUXR |= 0x80;                //定时器时钟1T模式
  11.         TMOD &= 0xF0;                //设置定时器模式
  12.         TMOD |= 0X01;      
  13. //        TH0 = 0xD4;                    //设置定时初值
  14. //        TL0 = 0xCD;                    //设置定时初值
  15.         TH0 = (65535 - 11059) / 256;//设置定时初值
  16.         TL0 = (65535 - 11059) % 256;//设置定时初值
  17.         TR0 = 1;                    //定时器0开始计时
  18.         ET0 = 1;            //使能定时器0的中断
  19.         EA = 1;             //打开总中断

  21. }
复制代码




关于在单片机中大量存在的& |运算的详细说明
    其实这个，不太想说，但无奈上网看到好多初学者根本不知道& |的作用，还是详细的说明下比较好，以定时器0的配置为例。
    AUXR |= 0x80; AUXR是一个辅助寄存器，这不需要多说，|= 0x80有什么讲究呢？|（或），是让某一位置1的意思，让那一位置一呢？很明显，让是1的那一位置一，0X80不就是最高位是1吗？那就是让最高位置一好了，有人说，这有啥用呢？本来不就是1吗？人家还有后半句，而其他位保持不变，其他位？啥位？等于0的那些对吧？也就是低7位不变了。这样操作有啥好处呢？我们知道ET0 = 1;TR0 = 1;之所以可以这样操作，是因为他们可以被位寻址，可以进行单独的位操作，而AUXR是不可以进行位寻址的，因此一次操作必须操作8个位，你想想看，AUXR这个寄存器的功能如下图：

   你能保证直接让AUXR = 0X80，不对其他位造成影响吗？现在大家的编程还比较简单，只有一个定时器，要是用到3个，4个定时器呢？这样不就互相干扰了吗？扯淡么？所以 & |的重要性也就凸现出来了。
   再来看后面这2句，很明显TMOD是不可以位寻址的，按照我们刚才的分析，|是让某一位置一，那么&,自然就是让某一位清零了，来看下0XF0，二进制是1111_0000，也就是低4位置0，高4位不要管，因为&是乘法运算啊，只要都是1，那么就是1，很明显让低4位清零，下一句是0000_0001，让最低为置一啊，对吧，要注意，这里的2句是连续操作的，不是单独的的操作，什么意思？前者的运算结果，又给了后者，所以我们总体来看这2句代码，先让低四位清零，高四位不变，然后将这个结果进行或运算，让最低位置一，而高7位都不变，因为任何数|还是任何数啊，对吧，这就达到了一个互不干扰的目的，这样的代码在STM32上好多好多的，都是起到一个互不干扰的作用。这样的做法可以确保定时器0和定时器1是独立的，如果我们不这样做，你看看是工作在啥模式？除了定时器配置在16位不可重装模式在，定时器1被配置在了16位自动重装定时器，我们没有使用定时器1，万一出错怎么办？这就不好了。
  

关于自动重装载和不可自动重装模式
  其实，没啥太大的区别，如果是自动重装，那么在中断服务函数中，TH0 TL0就不需要去再去重新赋值了，直接删掉就好，如果不是自动重装，则必须要加。还差点忘了一个事，你怎么确定你的定时是500MS呢？答案不能靠眼睛看把，看看示波器观察的结果，嗯，是对的。如下图，1S 1HZ的方波信号

好了，今天就到这里吧，代码上传 004 定时器的使用.rar (30.68 KB, 下载次数: 92)






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沙发
ID:371529 发表于 2018-10-14 14:51 | 只看该作者
我不明白为啥这么好的分享浏览量这么低呢，楼主加油
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板凳
ID:74187 发表于 2018-10-14 15:28 | 只看该作者
哈哈我哈哈 发表于 2018-10-14 14:51
我不明白为啥这么好的分享浏览量这么低呢，楼主加油

谢谢支持
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地板
ID:410928 发表于 2018-10-26 09:53 | 只看该作者
楼主厉害
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5#
ID:388099 发表于 2018-10-27 16:29 | 只看该作者
感谢分享，正在学习单片机，
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6#
ID:406748 发表于 2018-10-27 22:41 | 只看该作者
感谢分享
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7#
ID:85743 发表于 2018-10-29 14:15 | 只看该作者

感谢分享，正在学习单片机，
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8#
ID:417624 发表于 2018-10-29 22:45 | 只看该作者
真的好实用，正好解决了我的疑惑，力赞！！！！！
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9#
ID:400074 发表于 2018-11-2 06:55 | 只看该作者
挺不错的资料
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10#
ID:218360 发表于 2018-11-15 18:25 | 只看该作者
咋没有专门写汇编语言的内容？
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11#
ID:156220 发表于 2018-11-20 08:49 | 只看该作者
谢谢楼主的分享，很详细的讲解
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12#
ID:244544 发表于 2018-11-20 11:33 | 只看该作者
好东东，下载学习下！！1
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13#
ID:400349 发表于 2018-11-21 01:22 来自手机 | 只看该作者
楼主，我有个地方不懂，从第二次溢出开始，进入中断后tmr500ms不是都会重新赋值为零吗，这样子不是不会大于或等于500吗，那怎么执行if函数
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14#
ID:74187 发表于 2018-11-21 15:40 | 只看该作者
陈臣塵 发表于 2018-11-21 01:22
楼主，我有个地方不懂，从第二次溢出开始，进入中断后tmr500ms不是都会重新赋值为零吗，这样子不是不会大于 ...

void TIM0_IRQ_Handler(void) interrupt 1
{
    static uint16 tmr500ms = 0;

        TH0 = 0xFC;                    //设置定时初值
        TL0 = 0x66;                    //设置定时初值

        tmr500ms++;//这个你应该没有看到
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15#
ID:421232 发表于 2018-12-13 11:39 | 只看该作者
谢谢楼主分享
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16#
ID:450718 发表于 2018-12-24 14:33 | 只看该作者
学习 学习
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17#
ID:461889 发表于 2019-1-23 11:46 | 只看该作者
感谢分享
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18#
ID:345426 发表于 2019-3-23 21:42 | 只看该作者
谢谢分享好好学习。
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19#
ID:511868 发表于 2019-4-14 14:46 | 只看该作者
谢谢分享好好学习
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20#
ID:505803 发表于 2019-4-14 16:34 | 只看该作者
这个文章真是太接地气了，基本上把定时掰开了讲清楚了
说的非常好，初学者都能够看懂，
受益良多
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21#
ID:278200 发表于 2019-6-15 14:24 | 只看该作者
感谢分享!!!
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22#
ID:138119 发表于 2019-7-28 18:23 | 只看该作者
很适合初学者，或者这方面理解不清的朋友！
讲的非常好，楼主加油～～～～～
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23#
ID:546770 发表于 2019-7-28 18:37 | 只看该作者
这是真的好贴，加油！
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24#
ID:600135 发表于 2019-8-15 08:31 来自手机 | 只看该作者
楼主 是怎么自学的
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25#
ID:689073 发表于 2020-2-11 07:21 | 只看该作者


感谢分享，正在学习单片机，
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26#
ID:781074 发表于 2020-6-16 15:12 | 只看该作者
谢谢楼主的分享，很详细的讲解
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27#
ID:785551 发表于 2020-9-2 16:36 | 只看该作者
楼主,还有后续经验分享吗??
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28#
ID:816540 发表于 2020-9-15 22:38 | 只看该作者
讲解的很清楚，谢谢！
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29#
ID:863412 发表于 2021-1-12 16:38 | 只看该作者
楼主高手，谢谢了！
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30#
ID:878420 发表于 2021-1-23 20:14 | 只看该作者
感谢分享，正在学习单片机!
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31#
ID:883622 发表于 2021-2-10 20:52 | 只看该作者
http://www.51hei.com/bbs/dpj-202537-1.html
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32#
ID:513213 发表于 2021-3-2 08:50 | 只看该作者
感谢分享，正在学习单片机
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33#
ID:928284 发表于 2021-7-9 17:57 | 只看该作者
温习定时器的使用，多看看有启发。
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34#
ID:497561 发表于 2022-3-7 09:43 | 只看该作者
对初学者很友发，值得多看几次
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35#
ID:1001745 发表于 2022-4-9 18:53 | 只看该作者
这样的C教材还是第一次拜读，比那些所谓名校的教材更加通俗易懂
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36#
ID:1007896 发表于 2022-5-1 20:34 | 只看该作者
别的不服，就服楼主。&、|、TH0、TL0讲得非常非常清楚！
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37#
ID:962396 发表于 2022-6-22 17:28 | 只看该作者
谢谢楼主我会来学习的
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38#
ID:260656 发表于 2022-10-19 10:44 | 只看该作者
就是定时器搞不懂，这文章太好了，万分感谢！
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39#
ID:1049825 发表于 2022-10-31 20:19 | 只看该作者
听君一席话，胜读十年书，拜谢！
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40#
ID:958799 发表于 2022-12-29 16:44 | 只看该作者
说实话，这是我看过讲定时器讲的最清楚的了，点赞
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